一种可视化超低温力学试验设备

技术领域

本发明涉及力学试验设备领域，尤其涉及一种可视化超低温力学试验设备。

背景技术

随着复合材料的发展，传统的液态燃料金属贮箱逐渐由轻质高强的树脂基复合材料贮箱所代替，由于燃料贮箱主要储存超低温液态燃料，如液氮LN

发明内容

针对背景技术中存在的问题，提出一种可视化超低温力学试验设备。本发明设置透明、可升降的隔离罩，形成密封的、真空的、可视化的、超低温的试验环境。通过试验组件达到对材料固定、限位的目的，保证其在试验过程中的稳定。还可以进行挤压、拉伸、扭转试验。通过压迫头上下移动，进行抗压试验。设置试验方式多样，可获得的试验数据丰富。

本发明提出一种可视化超低温力学试验设备，包括试验台；试验台的上设置安装架、隔离罩、操作座和电机一；安装架上设置升降驱动件、制冷剂存储罐和真空泵；隔离罩通过升降驱动件传动，滑动设置在安装架上，罩口朝下，罩顶两侧分别设置连通制冷剂存储罐的管道一，以及连通真空泵的管道二，罩顶中部设置升降气缸，隔离罩为透明材料，内壁设置温度感应器；升降气缸的伸缩杆端设置压迫头，外部设置可视件；操作座通过电机一传动，转动设置在升降气缸的下方，操作座上设置试验组件。

优选的，试验组件呈镜像设置在操作座的两侧，试验组件包括平移驱动件、移动架、底板、旋转驱动件、调节架、固定板、压紧气缸和升降板；移动架通过平移驱动件传动，在操作座上水平滑动；底板设置在移动架上，通过旋转驱动件传动实现在移动架的侧壁上转动；调节架的一端连接底板，另一端连接固定板；压紧气缸设置在固定板上，伸缩杆端朝向底板，连接升降板。

优选的，升降板滑动连接调节架。

优选的，平移驱动件包括平移气缸和移动块；操作座上设置安装槽；移动块通过平移气缸传动，在安装槽内滑动，上端伸出安装槽，连接移动架。

优选的，旋转驱动件包括旋转气缸、齿条和齿轮；移动架内设置调节槽；齿轮转动设置在调节槽内，主轴与底板连接；齿条滑动设置在调节槽内，上端连接旋转气缸的伸缩杆，下端与齿轮啮合。

优选的，底板上设置有防滑垫；防滑垫上设置有压力感应器。

优选的，安装槽内设置缓冲弹簧；缓冲弹簧设置在移动块的一侧。

优选的，升降驱动件包括电机二、丝杠和升降块；电机二设置在安装架上；丝杠的上端连接电机二的主轴，下端螺纹连接升降块；升降块连接隔离罩。

优选的，试验台上设置密封槽；隔离罩的罩口与密封槽匹配。

优选的，可视件包括固定架、升降架、调节气缸和摄像头；固定架设置在升降气缸的缸体上；调节气缸设置在固定架上；升降架设置在固定架下方，连接调节气缸的伸缩杆，中心设置供压迫头穿过的通孔；摄像头沿通孔的外周设置在升降架底部。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

本发明设置透明、可升降的隔离罩，形成密封的、真空的、可视化的、超低温的试验环境。通过驱动平移驱动件，移动架向材料靠拢。通过驱动压紧气缸，升降板下降，和底板配合，固定材料的边缘。达到对材料固定、限位的目的，保证其在试验过程中的稳定。可以通过两侧移动架的移动进行挤压和拉伸试验。通过底板转动，进行扭转试验。通过压迫头上下移动，压迫下方的材料表面，进行抗压试验。设置试验方式多样，可获得的试验数据丰富。试验过程中通过操作座旋转，调节材料的角度。进一步满足不同材料的力学试验需求。设置可视件，通过升降架的上下移动，达到调节摄像头高度的目的，满足试验过程中的可视化需求，全面记录试验过程。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中隔离罩内部的结构示意图；

图3为图2中A处放大示意图；

图4为图2中B处放大示意图；

图5为本发明一种实施例中可视件的仰视图。

附图标记：1、试验台；2、安装架；3、隔离罩；4、制冷剂存储罐；5、管道一；6、真空泵；7、管道二；8、操作座；9、电机一；10、试验组件；11、升降气缸；12、可视件；13、密封槽；14、电机二；15、丝杠；16、升降块；17、压迫头；18、平移气缸；19、安装槽；20、移动块；21、移动架；22、底板；23、齿轮；24、齿条；25、调节槽；26、转气缸；27、调节架；28、固定板；29、压紧气缸；30、升降板；31、缓冲弹簧；32、固定架；33、升降架；34、调节气缸；35、摄像头；36、通孔。

具体实施方式

实施例一

如图1-2所示，本发明提出的一种可视化超低温力学试验设备，包括试验台1；试验台1的上设置安装架2、隔离罩3、操作座8和电机一9；安装架2上设置升降驱动件、制冷剂存储罐4和真空泵6；隔离罩3通过升降驱动件传动，滑动设置在安装架2上，罩口朝下，罩顶两侧分别设置连通制冷剂存储罐4的管道一5，以及连通真空泵6的管道二7，罩顶中部设置升降气缸11，隔离罩3为透明材料，内壁设置温度感应器；升降气缸11的伸缩杆端设置压迫头17，外部设置可视件12；操作座8通过电机一9传动，转动设置在升降气缸11的下方，操作座8上设置试验组件10。

本实施例的工作原理如下：升起隔离罩3，将待试验的材料放置在操作座8上，并通过试验组件10对其固定。下滑隔离罩3，将操作座8罩住、密封。真空泵6抽去隔离罩3内的空气。管道一5通入制冷剂，形成超低温试验环境。升降气缸11驱动压迫头17下移，压迫下方的材料表面。试验过程中通过操作座8旋转，调节材料的角度。试验人员在外部观察材料在超低温环境下的抗压情况。可视件12进一步记录材料的变化过程。

实施例二

如图1-2所示，本发明提出的一种可视化超低温力学试验设备，包括试验台1；试验台1的上设置安装架2、隔离罩3、操作座8和电机一9；安装架2上设置升降驱动件、制冷剂存储罐4和真空泵6；隔离罩3通过升降驱动件传动，滑动设置在安装架2上，罩口朝下，罩顶两侧分别设置连通制冷剂存储罐4的管道一5，以及连通真空泵6的管道二7，罩顶中部设置升降气缸11，隔离罩3为透明材料，内壁设置温度感应器；升降气缸11的伸缩杆端设置压迫头17，外部设置可视件12；操作座8通过电机一9传动，转动设置在升降气缸11的下方，操作座8上设置试验组件10。

如图3所示，试验组件10呈镜像设置在操作座8的两侧，试验组件10包括平移驱动件、移动架21、底板22、旋转驱动件、调节架27、固定板28、压紧气缸29和升降板30；移动架21通过平移驱动件传动，在操作座8上水平滑动；底板22设置在移动架21上，通过旋转驱动件传动实现在移动架21的侧壁上转动；调节架27的一端连接底板22，另一端连接固定板28；压紧气缸29设置在固定板28上，伸缩杆端朝向底板22，连接升降板30。

本实施例中设置试验组件10的具体结构，试验前将材料放置在操作座8的中心，且位于升降板30和底板22之间。驱动平移驱动件，移动架21向材料靠拢。驱动压紧气缸29，升降板30下降，和底板22配合，固定材料的边缘。进行试验时，可以通过两侧移动架21的移动(靠拢或远离)，进行挤压和拉伸试验。通过旋转驱动件驱动底板22转动，进行扭转试验。试验方式多样，可获得的试验数据丰富。配合超低温环境，满足不同材料的力学试验需求。

实施例三

如图1-2所示，本发明提出的一种可视化超低温力学试验设备，包括试验台1；试验台1的上设置安装架2、隔离罩3、操作座8和电机一9；安装架2上设置升降驱动件、制冷剂存储罐4和真空泵6；隔离罩3通过升降驱动件传动，滑动设置在安装架2上，罩口朝下，罩顶两侧分别设置连通制冷剂存储罐4的管道一5，以及连通真空泵6的管道二7，罩顶中部设置升降气缸11，隔离罩3为透明材料，内壁设置温度感应器；升降气缸11的伸缩杆端设置压迫头17，外部设置可视件12；操作座8通过电机一9传动，转动设置在升降气缸11的下方，操作座8上设置试验组件10。

如图3所示，试验组件10呈镜像设置在操作座8的两侧，试验组件10包括平移驱动件、移动架21、底板22、旋转驱动件、调节架27、固定板28、压紧气缸29和升降板30；移动架21通过平移驱动件传动，在操作座8上水平滑动；底板22设置在移动架21上，通过旋转驱动件传动实现在移动架21的侧壁上转动；调节架27的一端连接底板22，另一端连接固定板28；压紧气缸29设置在固定板28上，伸缩杆端朝向底板22，连接升降板30。

进一步的，升降板30滑动连接调节架27。升降板30上下移动，对不同厚度的材料进行夹持、固定。

进一步的，平移驱动件包括平移气缸18和移动块20；操作座8上设置安装槽19；移动块20通过平移气缸18传动，在安装槽19内滑动，上端伸出安装槽19，连接移动架21。通过平移气缸18驱动移动块20移动，带动移动架21的水平移动，完成拉、挤的试验动作。

进一步的，旋转驱动件包括旋转气缸26、齿条24和齿轮23；移动架21内设置调节槽25；齿轮23转动设置在调节槽25内，主轴与底板22连接；齿条24滑动设置在调节槽25内，上端连接旋转气缸26的伸缩杆，下端与齿轮23啮合。通过旋转气缸26带动齿条24上下移动，齿轮23转动，调节底板22旋转，进而完成扭的试验动作。

进一步的，底板22上设置有防滑垫；防滑垫上设置有压力感应器。压力感应器对材料收到的夹持力度进行监测，保证固定的牢固、稳定。

进一步的，安装槽19内设置缓冲弹簧31；缓冲弹簧31设置在移动块20的一侧。通过设置缓冲弹簧31，使得移动块20的移动更加稳定、顺畅。

实施例四

如图1-2所示，本发明提出的一种可视化超低温力学试验设备，包括试验台1；试验台1的上设置安装架2、隔离罩3、操作座8和电机一9；安装架2上设置升降驱动件、制冷剂存储罐4和真空泵6；隔离罩3通过升降驱动件传动，滑动设置在安装架2上，罩口朝下，罩顶两侧分别设置连通制冷剂存储罐4的管道一5，以及连通真空泵6的管道二7，罩顶中部设置升降气缸11，隔离罩3为透明材料，内壁设置温度感应器；升降气缸11的伸缩杆端设置压迫头17，外部设置可视件12；操作座8通过电机一9传动，转动设置在升降气缸11的下方，操作座8上设置试验组件10。

如图3所示，试验组件10呈镜像设置在操作座8的两侧，试验组件10包括平移驱动件、移动架21、底板22、旋转驱动件、调节架27、固定板28、压紧气缸29和升降板30；移动架21通过平移驱动件传动，在操作座8上水平滑动；底板22设置在移动架21上，通过旋转驱动件传动实现在移动架21的侧壁上转动；调节架27的一端连接底板22，另一端连接固定板28；压紧气缸29设置在固定板28上，伸缩杆端朝向底板22，连接升降板30。

进一步的，升降板30滑动连接调节架27。升降板30上下移动，对不同厚度的材料进行夹持、固定。

进一步的，平移驱动件包括平移气缸18和移动块20；操作座8上设置安装槽19；移动块20通过平移气缸18传动，在安装槽19内滑动，上端伸出安装槽19，连接移动架21。通过平移气缸18驱动移动块20移动，带动移动架21的水平移动，完成拉、挤的试验动作。

进一步的，旋转驱动件包括旋转气缸26、齿条24和齿轮23；移动架21内设置调节槽25；齿轮23转动设置在调节槽25内，主轴与底板22连接；齿条24滑动设置在调节槽25内，上端连接旋转气缸26的伸缩杆，下端与齿轮23啮合。通过旋转气缸26带动齿条24上下移动，齿轮23转动，调节底板22旋转，进而完成扭的试验动作。

进一步的，底板22上设置有防滑垫；防滑垫上设置有压力感应器。压力感应器对材料收到的夹持力度进行监测，保证固定的牢固、稳定。

进一步的，安装槽19内设置缓冲弹簧31；缓冲弹簧31设置在移动块20的一侧。通过设置缓冲弹簧31，使得移动块20的移动更加稳定、顺畅。

进一步的，升降驱动件包括电机二14、丝杠15和升降块16；电机二14设置在安装架2上；丝杠15的上端连接电机二14的主轴，下端螺纹连接升降块16；升降块16连接隔离罩3。通过电机二14带动丝杠15转动，升降块16上下移动，调节隔离罩3的升降。

进一步的，试验台1上设置密封槽13；隔离罩3的罩口与密封槽13匹配。隔离罩3下降到位时，罩口卡入密封槽13，形成密封的试验环境，减少制冷剂的泄漏。

实施例五

如图1-2所示，本发明提出的一种可视化超低温力学试验设备，包括试验台1；试验台1的上设置安装架2、隔离罩3、操作座8和电机一9；安装架2上设置升降驱动件、制冷剂存储罐4和真空泵6；隔离罩3通过升降驱动件传动，滑动设置在安装架2上，罩口朝下，罩顶两侧分别设置连通制冷剂存储罐4的管道一5，以及连通真空泵6的管道二7，罩顶中部设置升降气缸11，隔离罩3为透明材料，内壁设置温度感应器；升降气缸11的伸缩杆端设置压迫头17，外部设置可视件12；操作座8通过电机一9传动，转动设置在升降气缸11的下方，操作座8上设置试验组件10。

如图3所示，试验组件10呈镜像设置在操作座8的两侧，试验组件10包括平移驱动件、移动架21、底板22、旋转驱动件、调节架27、固定板28、压紧气缸29和升降板30；移动架21通过平移驱动件传动，在操作座8上水平滑动；底板22设置在移动架21上，通过旋转驱动件传动实现在移动架21的侧壁上转动；调节架27的一端连接底板22，另一端连接固定板28；压紧气缸29设置在固定板28上，伸缩杆端朝向底板22，连接升降板30。

进一步的，升降板30滑动连接调节架27。升降板30上下移动，对不同厚度的材料进行夹持、固定。

进一步的，平移驱动件包括平移气缸18和移动块20；操作座8上设置安装槽19；移动块20通过平移气缸18传动，在安装槽19内滑动，上端伸出安装槽19，连接移动架21。通过平移气缸18驱动移动块20移动，带动移动架21的水平移动，完成拉、挤的试验动作。

进一步的，旋转驱动件包括旋转气缸26、齿条24和齿轮23；移动架21内设置调节槽25；齿轮23转动设置在调节槽25内，主轴与底板22连接；齿条24滑动设置在调节槽25内，上端连接旋转气缸26的伸缩杆，下端与齿轮23啮合。通过旋转气缸26带动齿条24上下移动，齿轮23转动，调节底板22旋转，进而完成扭的试验动作。

进一步的，底板22上设置有防滑垫；防滑垫上设置有压力感应器。压力感应器对材料收到的夹持力度进行监测，保证固定的牢固、稳定。

进一步的，安装槽19内设置缓冲弹簧31；缓冲弹簧31设置在移动块20的一侧。通过设置缓冲弹簧31，使得移动块20的移动更加稳定、顺畅。

进一步的，升降驱动件包括电机二14、丝杠15和升降块16；电机二14设置在安装架2上；丝杠15的上端连接电机二14的主轴，下端螺纹连接升降块16；升降块16连接隔离罩3。通过电机二14带动丝杠15转动，升降块16上下移动，调节隔离罩3的升降。

进一步的，试验台1上设置密封槽13；隔离罩3的罩口与密封槽13匹配。隔离罩3下降到位时，罩口卡入密封槽13，形成密封的试验环境，减少制冷剂的泄漏。

如图4-5所示，可视件12包括固定架32、升降架33、调节气缸34和摄像头35；固定架32设置在升降气缸11的缸体上；调节气缸34设置在固定架32上；升降架33设置在固定架32下方，连接调节气缸34的伸缩杆，中心设置供压迫头17穿过的通孔36；摄像头35沿通孔36的外周设置在升降架33底部。

本实施例中设置可视件12的具体结构，通过调节气缸34控制升降架33的上下移动，达到调节摄像头35高度的目的，满足试验过程中的可视化需求，全面、灵活记录试验过程。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。